DESENVOLVIMENTO INICIAL E TOLERÂNCIA DE Senna multijuga E Erythrina crista-galli ASSOCIADA À UTILIZAÇÃO DE TURFA EM SOLO CONTAMINADO COM COBRE

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(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR NORTE – RS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIAAGRICULTURA E AMBIENTE. DESENVOLVIMENTO INICIAL E TOLERÂNCIA DE Senna multijuga E Erythrina crista-galli ASSOCIADA À UTILIZAÇÃO DE TURFA EM SOLO CONTAMINADO COM COBRE. DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. Rudinei De Marco. Frederico Westphalen, RS, Brasil. 2015.

(2) DESENVOLVIMENTO INICIAL E TOLERÂNCIA DE Senna multijuga E Erythrina crista-galli ASSOCIADA À UTILIZAÇÃO DE TURFA EM SOLO CONTAMINADO COM COBRE. Rudinei De Marco. Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Agricultura e Ambiente, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Agronomia.. Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Ferreira da Silva. Frederico Westphalen, RS, Brasil. 2015.

(3) Ficha catalográfica elaborada através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Central da UFSM, com os dados fornecidos pelo (a) autor(a).. De Marco, Rudinei Desenvolvimento inicial e tolerância de Senna multijuga e Erythrina crista-galli associada à utilização de turfa em solo contaminado com cobre / Rudinei De Marco. - 2015. 74 p.; 30cm Orientador: Rodrigo Ferreira da Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Maria, CESNORS-FW, Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Agricultura e Ambiente, RS, 2015 1.. Corticeira-do-banhado. 2.. Pau-cigarra. 3.. Metal. pesado. 4.. Descontaminação do solo I. Ferreira da Silva, Rodrigo II. Título.. ___________________________________________________________________________ © 2015 Todos os direitos reservados a Rudinei De Marco. A reprodução de partes ou do todo deste trabalho só poderá ser feita mediante a citação da fonte. Endereço: Linha Sete de Setembro, s/n – BR 386 km 40, Frederico Westphalen – RS. CEP 98400-000. Email:rudineidemarco@hotmail.com.

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(5) AGRADECIMENTOS A Deus pela oportunidade da existência. Aos meus pais Vercidino José De Marco e Elizabete Maria De Marco por todo o apoio, incentivo aos estudos e exemplo de vida. Ao meu irmão Rudimar De Marco pelo apoio e incentivo. À Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e ao Programa de Pós-Graduação em Agronomia - Agricultura e Ambiente (PPGAAA), pela oportunidade de cursar o ensino público de qualidade. Ao professor orientador Rodrigo Ferreira da Silva pela orientação, confiança, incentivo e apoio prestado no decorrer do Mestrado, pela amizade e parceria dentro e fora da Universidade. Aos professores Edison Rogério Perrando e Clovis Orlando da Ros pela orientação no trabalho. Aos professores do PPGAAA, pelos ensinamentos, orientação e amizade. Ao professor Renato Trevisan pela área experimental. A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) pela concessão da bolsa. Aos amigos Alex Dellai, Gilvan Bertollo, André Grolli, Douglas Scheid, Diego Menegol, Geomar Corassa, Marco Antoni pelas conversas, troca de ideias e aos momentos de descontração. Aos colegas do grupo de pesquisa, Gilvan Bertollo, Douglas Scheid, André Grolli, Patrícia Viel, Marieli Grancke, Bruna Grade, Bruna Sanini, Daiana Correa, Joseane Sarmento, Giovanna Machado, Toniel Ohlweiler, Daniel Boeno, Mateus Vanzan e outros pelo auxilio a realização dos trabalhos. Aos laboratoristas Lucindo Somavilla e Marcela Torchelsen. Ao Centro de Pesquisas Florestais da Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), unidade de Santa Maria, pelo fornecimento das sementes. Enfim a todos que de uma forma ou outra contribuíram para a realização e conclusão deste trabalho.. MUITO OBRIGADO.

(6) RESUMO Dissertação de Mestrado Programa de Pós-graduação em Agronomia: Agricultura e Ambiente Universidade Federal de Santa Maria DESENVOLVIMENTO INICIAL E TOLERÂNCIA DE Senna multijuga E Erythrina crista-galli ASSOCIADA À UTILIZAÇÃO DE TURFA EM SOLO CONTAMINADO COM COBRE AUTOR: RUDINEI DE MARCO ORIENTADOR: RODRIGO FERREIRA DA SILVA Frederico Westphalen, RS, Fevereiro de 2015.. Constantemente são identificadas novas áreas contaminadas por metais pesados. Dentre estes, o cobre, quando em altas concentrações no solo, pode causar toxicidade ao meio ambiente, sendo necessário o estudo de alternativas para descontaminação de áreas contaminadas. Diante disso, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desenvolvimento inicial e a tolerância de Senna multijuga e Erythrina crista-galli associada à utilização de turfa em solo contaminado com cobre. Para atender aos objetivos foram realizados três experimentos. O primeiro envolveu a avaliação do crescimento, tolerância e acúmulo de cobre em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli. No segundo trabalho avaliou-se o uso de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo) e Erythrina crista-galli na fitorremediação de solo contaminado com cobre e, o terceiro avaliou-se a turfa (200 mL de turfa L-1 de solo) como amenizante de cobre no solo e o potencial da Senna multijuga como espécie fitorremediadora. Os resultados indicam que as doses de cobre reduziram os parâmetros morfológicos das mudas das espécies estudadas. O cobre absorvido pelas mudas foi acumulado predominantemente no sistema radicular, sendo pequena a sua translocação para a parte aérea. Erythrina crista-galli e Senna multijuga não se apresentaram como espécies tolerantes ao cobre e apresentaram baixo potencial fitoextrator do metal no solo. A utilização de 200 mL de turfa L-1 de solo não é eficiente como amenizante da contaminação com cobre, porém possibilitou aumento dos parâmetros morfológicos.. Palavras chaves: Corticeira-do-banhado. Pau-cigarra. Metal pesado. Descontaminação do solo..

(7) ABSTRACT Master Dissertation Post-Graduate Program in Agronomy: Agriculture and Environment Federal University of Santa Maria. INITIAL DEVELOPMENT AND TOLERANCE OF Senna multijuga AND Erythrina crista-galli ASSOCIATED WITH THE USE OF PEAT IN SOIL CONTAMINATED BY COPPER AUTHOR: RUDINEI DE MARCO ADVISOR: RODRIGO FERREIRA DA SILVA Frederico Westphalen, RS, February, 2015.. Constantly it’s identified new areas contaminated by heavy metals. Among these metals, the copper, when it’s in high concentrations in the soil can cause toxicity to the environment, being necessary the study of alternatives for the decontamination of contaminated areas. Thus, the aim of this study was to evaluate the initial development and tolerance of Senna multijuga and Erythrina crista-galli associated with the use of peat in soil contaminated with copper. To attend the objectives were conducted three experiments. The first involved the evaluation of growth, tolerance and accumulation of copper in plants of Senna multijuga and Erythrina crista-galli. In the second study evaluated the use of peat (200 mL of peat L-1 of soil) and Erythrina crista-galli in phytoremediation of soil contaminated with copper and the third evaluated the peat (200 mL of peat L-1 of soil) as ameliorating of copper in the soil and the potential of Senna multijuga as phytoremediation species. The results indicate that the copper doses reduced the morphological parameters of the plants of the species studied. The copper absorbed by plants was predominantly accumulated in the root system, being small its translocation to the shoot. Erythrina crista-galli and Senna multijuga don’t presented as tolerant species to copper and had low potential metal fitoextrator the soil. The use of 200 ml of peat L-1 of soil is not as efficient as ameliorating of contamination with copper, but enabled increase in morphological parameters.. Keywords: Corticeira-do-banhado. Pau-cigarra. Heavy metal. Soil decontamination..

(8) LISTA DE FIGURAS. CAPÍTULO I Figura 1 – Teores iniciais de cobre (pseudo-totais) no solo em função das doses adicionadas ao solo ................................................................................................................. 27 Figura 2 – Equações de regressão para a altura (A), diâmetro do colo - DC (B), massa seca da parte aérea - MSPA (C), teor de cobre na raiz - CuR (D) e parte aérea - CuPA (E), cobre acumulado na raiz - CuAR (F) e na parte aérea – CuAPA (G) e índice de translocação – Itra (H) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015 ............. 29 Figura 3 – Equações de regressão para a massa seca radicular - MSR (A), área superficial específica – ASE (B), índice de qualidade de Dickson – IQD (C) e índice de tolerância – Itol (D) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015 ............. 31. CAPÍTULO II Figura 1 – Teores iniciais de cobre (pseudo-totais) no solo em função das doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo) ................................ 43 Figura 2 – Equações de regressão para diâmetro do colo - DC (A), massa seca da parte aérea - MSPA (B), teor de cobre na raiz - CuR (C) e parte aérea - CuPA (D), cobre acumulado na raiz - CuAR (E) e na parte aérea – CuAPA (F) e índice de translocação – Itra (G) em mudas de Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo). Frederico Westphalen, RS, 2015 ......................................................................... 44 Figura 3 – Equações de regressão para altura das mudas (A), massa seca radicular - MSR (B), área superficial específica - ASE (C) índice de qualidade de Dickson - IQD (D) e índice de tolerância – Itol (E) em mudas de Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo). Frederico Westphalen, RS, 2015 .................................................... 47.

(9) CAPÍTULO III Figura 1 – Teores iniciais de cobre no solo: cobre solúvel – A e cobre ligado a matéria orgânica – B, conforme metodologia descrita por Mann e Ritchie (1993). Frederico Westphalen, RS, 2015 ......................................................................... 59 Figura 2 – Equações de regressão para a altura (A), massa seca da parte aérea - MSPA (B), teor de cobre na raiz - CuR (C) e parte aérea - CuPA (D), cobre acumulado na raiz - CuAR (E) e na parte aérea – CuAPA (F) e índice de translocação – Itra (G) em mudas de Senna multijuga submetidas a doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo). Frederico Westphalen, RS, 2015 ............................................................................................................................. 60 Figura 3 – Equações de regressão para o diâmetro do colo - DC (A), massa seca radicular MSR (B), área superficial específica - ASE (C), índice de qualidade de Dickson - IQD (D) e índice de tolerância – Itol (E) em mudas de Senna multijuga submetidas a doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo). Frederico Westphalen, RS, 2015 .................................................... 63.

(10) LISTA DE TABELAS. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Tabela 1 – Valores orientadores de cobre para solos (segundo resolução do CONAMA nº 420 de dezembro de 2009) .................................................................................. 16. CAPÍTULO I Tabela 1 – Análise química do solo utilizado para o desenvolvimento das mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli. Frederico Westphalen, RS, 2015 ................. 24 Tabela 2 – Massa seca radicular (MSR), área superficial específica (ASE), índice de qualidade de Dickson (IQD) e índice de tolerância (Itol) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015 ......................................................................................... 31. CAPÍTULO II Tabela 1 – Análise química do solo utilizado para o desenvolvimento das mudas de Erythrina crista-galli. Frederico Westphalen, RS, 2015 .................................... 40 Tabela 2 – Altura das mudas (H), massa seca radicular (MSR), área superficial específica (ASE), índice de qualidade de Dickson (IQD) e índice de tolerância (Itol) em mudas de Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre e da ausência e presença de turfa (200 mL de turfa L-1 de solo). Frederico Westphalen, RS, 2015 ............................................................................................................................. 47. CAPÍTULO III Tabela 1 – Análise química do solo utilizado para o desenvolvimento das mudas de Senna multijuga. Frederico Westphalen, RS, 2015 ....................................................... 56 Tabela 2 – Diâmetro do colo (DC), massa seca radicular (MSR), área superficial específica (ASE), índice de qualidade de Dickson (IQD) e índice de tolerância (Itol) em mudas de Senna multijuga submetidas a doses de turfa e cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015 ......................................................................... 62.

(11) SUMÁRIO. 1 INTRODUÇÃO GERAL ............................................................................... 13 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................... 15 2.1 Áreas contaminadas e cobre no solo ........................................................................... 15 2.2 Espécies arbóreas nativas usadas em áreas contaminadas por metais pesados ...... 17 2.3 Amenizantes de solos .................................................................................................... 20. 3 CAPÍTULO I .................................................................................................. 22 Desenvolvimento, tolerância e acúmulo de cobre em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli ....................................................................... 22 3.1 Resumo ........................................................................................................................... 22 3.2 Abstract.......................................................................................................................... 22 3.3 Introdução ..................................................................................................................... 23 3.4 Material e métodos ........................................................................................................ 24 3.5 Resultados e discussão .................................................................................................. 26 3.6 Conclusões ..................................................................................................................... 33 3.7 Referências bibliográficas ............................................................................................ 33. 4 CAPÍTULO II ................................................................................................. 37 Turfa e Erythrina crista-galli L. para fitorremediação de solo contaminado com cobre ........................................................................................................... 37 4.1 Resumo ........................................................................................................................... 37 4.2 Abstract.......................................................................................................................... 37 4.3 Introdução ..................................................................................................................... 38 4.4 Material e métodos ........................................................................................................ 39 4.5 Resultados e discussão .................................................................................................. 42 4.6 Conclusões ..................................................................................................................... 49 4.7 Referências bibliográficas ............................................................................................ 49. 5 CAPÍTULO III ............................................................................................... 53 Turfa como amenizante de solo contaminado com cobre e Senna multijuga (Rich.) H. S. Irwin e Barneby como espécie fitorremediadora ..................... 53 5.1 Resumo ........................................................................................................................... 53 5.2 Abstract.......................................................................................................................... 53.

(12) 5.3 Introdução ..................................................................................................................... 54 5.4 Material e métodos ........................................................................................................ 55 5.5 Resultados e discussão .................................................................................................. 58 5.6 Conclusões ..................................................................................................................... 64 5.7 Referências bibliográficas ............................................................................................ 65. 6 DISCUSSÃO ................................................................................................... 68 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................... 70.

(13) 1 INTRODUÇÃO GERAL. A contaminação dos solos tem se tornado um problema crescente e responsável por impactos ao meio ambiente no Brasil. A intensificação das atividades industriais, de urbanização, de mineração e o uso de fertilizantes e defensivos agrícolas de forma inadequadas são as principais causas da contaminação do solo por metais pesados e têm chamado à atenção das entidades responsáveis pelo planejamento e fiscalização de áreas contaminadas no país. Embora necessite de informações mais precisas e detalhadas dos valores orientadores de qualidade dos solos e de inventário de áreas contaminadas, o número de áreas contaminadas no Brasil está aumentando. Dentre os principais poluentes inorgânicos, o cobre, mesmo sendo um elemento essencial ao desenvolvimento das plantas por atuar em importantes processos fisiológicos, quando em excesso no solo pode causar toxicidade às culturas agrícolas, riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Diante disso, é necessário o estudo de alternativas para descontaminação de áreas contaminadas. Entre as técnicas existentes, e com potencial de descontaminação de solos contaminados com cobre, a fitorremediação é considerada mais econômica e bem aceita pela sociedade. Esta técnica faz uso de plantas, associadas ou não, com amenizantes de solo para remoção ou estabilização de metais pesados e outros contaminantes in situ de solos contaminados. Espécies arbóreas apresentam algumas características desejadas para a remoção de contaminantes do solo, como sistema radicular profundo e grande produção de biomassa. No entanto, ainda são escassos os estudos que avaliam a resposta de espécies arbóreas nativas em solo contaminado com cobre e classificam espécies com capacidade de serem utilizadas em projetos de descontaminação. Altas concentrações de metais no solo podem limitar o estabelecimento da vegetação. Desse modo, tem-se, primeiramente, a necessidade de estabilizar o contaminante, reduzindo a sua disponibilidade a um nível tolerável às plantas. Para isso, a utilização de turfa como fonte de matéria orgânica, e por apresentar potencial para adsorver íons metálicos em suas estruturas orgânicas, pode ser uma alternativa viável para a redução da disponibilidade do contaminante no solo a um nível tolerável às espécies arbóreas. Além do efeito amenizante, a turfa tem a capacidade de alterar as propriedades físicas e químicas do substrato, o que é importante para o estabelecimento das plantas..

(14) 14. A carência de estudos de seleção de espécies arbóreas para a fitorremediação de cobre nos solos do Brasil, aliada ao baixo número de espécies que, reconhecidamente, sejam tolerantes às altas concentrações deste metal no solo, dificultam a implantação de programas de descontaminação do solo. Contudo, é possível que algumas espécies arbóreas nativas possuam a capacidade de fitorremediar cobre do solo e a turfa propicie um ambiente favorável ao cultivo e à descontaminação. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desenvolvimento inicial e a tolerância de Senna multijuga e Erythrina crista-galli associada à utilização de turfa em solo contaminado com cobre. Para atender ao objetivo proposto neste trabalho foram realizados três experimentos. O primeiro envolveu a avaliação do desenvolvimento inicial, tolerância e acúmulo de cobre em Senna multijuga e Erythrina crista-galli. O segundo trabalho avaliou-se o uso de turfa e Erythrina crista-galli na fitorremediação de solo contaminado com cobre e, o terceiro, avaliou-se a turfa como amenizante de cobre no solo e o potencial da Senna multijuga como espécie fitorremediadora..

(15) 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 2.1 Áreas contaminadas e cobre no solo O Ministério do Meio Ambiente (MMA, 2015) estabelece como área contaminada o local que contenha quantidades ou concentrações de quaisquer substâncias ou resíduos em condições que causem ou possam causar danos à saúde humana, ao meio ambiente ou a outro bem a proteger e ainda, que nela tenham sido depositados, acumulados, armazenados, enterrados ou infiltrados de forma planejada, acidental ou até mesmo natural. No cenário internacional é alarmante o grande número de áreas contaminadas. De acordo com a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA, 2014) na Holanda e na Alemanha existem aproximadamente cerca de 60.000 e 275.000 áreas contaminadas, respectivamente. Enquanto nos Estados Unidos estima-se existir mais de 300.000 locais com solo e água contaminados (ACCIOLY e SIQUEIRA, 2000). No entanto, poucos são os países que possuem esses dados contabilizados, por exemplo, no Brasil, devido à falta de um sistema de registro acerca de casos de contaminação do solo, não existem estatísticas quanto à extensão da contaminação, mas sabe-se que esta ocorre em todo território nacional (ACCIOLY e SIQUEIRA, 2000). A exceção fica por conta do Estado de São Paulo, através da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) e do Estado de Minas Gerais através da Fundação Estadual de Meio Ambiente (FEAM), que são responsáveis pelo inventário das áreas contaminadas, pela fiscalização, monitoramento e licenciamento das atividades que geram poluição. Segundo dados da CETESB (2013), em dezembro de 2013, o número de áreas contaminadas, somente no Estado de São Paulo, totalizou 4.771. Desse total, as áreas contaminadas com o grupo dos metais estão entre as mais representativas, com 760 (15,9%) áreas. Para o Estado de Minas Gerais em 2013 registrou-se 554 áreas contaminadas, sendo em torno de 200 (36%) com metais pesados (FEAM, 2013). No Estado do Rio Grande do Sul, Andreazza et al., (2013) relatam a existência de contaminação, com elevadas concentrações de cobre, na Serra do Nordeste, nas áreas de vitivinicultura, e na Serra do Sudeste, nas áreas de mineração de cobre. Contudo, não se tem conhecimento do número exato de áreas contaminadas existentes neste último Estado brasileiro. A proteção do solo é um tema recorrente quando se trata da preservação desse recurso em relação à contaminação por substâncias tóxicas (SBCS, 2013). Com o aumento da.

(16) 16. contaminação dos solos e das águas subterrâneas, países industrializados, como os Estados Unidos e outros da Europa vem apresentando grande preocupação, e vêm adotando providências para descontaminar essas áreas, e precauções que evitem futuras contaminações (CETESB, 2011). Embora a regulamentação desta proteção esteja efetivada há vários anos em diversos países do mundo, apenas recentemente o Brasil foi dotado de um instrumento que fornece as diretrizes para o gerenciamento de áreas contaminadas (SBCS, 2013). No Brasil, a CETESB foi a idealizadora dos valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e publicou em 2001, a primeira lista de valores para solos e águas subterrâneas para o Estado de São Paulo. Por volta de 2006, iniciaram-se os trabalhos no Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) com a finalidade de estabelecer diretrizes para os valores orientadores de qualidade dos solos e gerenciamento ambiental, que culminou na resolução nº 420, de dezembro de 2009. Esta resolução dispõe sobre os critérios e valores orientadores de qualidade do solo quanto à presença de substâncias químicas e estabelece diretrizes para o gerenciamento ambiental de áreas contaminadas por essas substâncias, em decorrência de atividades antrópicas (SBCS, 2013). Na Tabela 1 apresentam-se os valores orientados para o cobre em solos de acordo com a Resolução do CONAMA nº 420 de dezembro de 2009.. Tabela 1 – Valores orientadores de cobre para solos (segundo resolução do CONAMA nº 420 de dezembro de 2009).. Valores orientadores -1. Cobre (mg kg ). Referência de qualidade E. Prevenção 60. Ag 200. VI Re 400. In 600. E = valores de qualidade devem ser definidos em cada Estado; VI = Valores de Investigação para áreas Agrícolas (Ag), Residenciais (Re) e Industriais (In).. Segundo Hugen et al., (2013), os metais pesados presentes no solo têm origem natural por meio do intemperismo das rochas. Campos et al., (2003), analisando 19 Latossolos de várias regiões brasileiras e formados a partir de vários materiais de origem, observaram grandes variações de cobre, sendo encontrado teores entre 3 e 238 mg de Cu kg-1 de solo. Neste contexto, existem solos com teor de cobre naturalmente superior ao especificado na resolução nº 420 (CONAMA, 2009) como valor limite para áreas agrícolas, que é de 200 mg kg-1 de solo (Tabela 1). Tavares (2013) ressalta que os valores de referência de qualidade.

(17) 17. devem ser definidos em cada Estado brasileiro, uma vez que o teor natural de cobre em solos é muito variável e é dependente da rocha matriz e da intensidade dos processos de formação do solo (físico-químico e biológico) sobre a rocha. Desse modo, são necessários ainda muitos estudos e esforços dos pesquisadores para obtenção de referência de qualidade dos solos de cada Estado brasileiro (SBCS, 2013), dentre estes o Rio Grande do Sul. No entanto, a Resolução nº 420 (CONAMA, 2009) é a que atualmente rege os valores orientadores. Entre os contaminantes inorgânicos do solo e cursos d'água, o cobre é considerado um dos principais metais pesados poluidores (ANDRADE et al., 2010; ANDREAZZA et al., 2010). O termo metal pesado é um termo genérico que define um grupo de metais associados à poluição e toxicidade do ambiente, embora a maioria dos metais pesados são considerados essenciais ao crescimento e desenvolvimento das plantas. Por definição, metal pesado referese aos elementos químicos que apresentam densidade igual ou maior do que 6 g cm-3 (CAIRES, 2005; TAIZ e ZEIGER, 2013; YRUELA, 2013), o cobre possui densidade média de 8,96 g cm-3 (KING, 1996). De acordo com Sodré et al., (2001), o cobre ocorre na solução do solo quase que exclusivamente na forma de Cu2+, com concentração geralmente muito baixa (2 a 100 mg kg1. ). Portanto, na maioria das vezes o excesso de cobre presente na água ou solo pode ser. oriundo de ações antrópicas, tais como as aplicações de produtos fitoquímicos (fungicidas, pesticidas, inseticidas), adubações agrícolas (MARSOLA et al., 2005), através da mineração e o beneficiamento de seus produtos, queima de combustíveis fósseis, aplicação de lodos de esgotos, águas residuais e de resíduos industriais (ANDREAZZA, 2009). A disponibilidade do cobre está diretamente relacionada à força de interação com os diferentes componentes do solo. Para o cobre, a sorção máxima, que corresponde ao acúmulo do elemento na interface solo-solução, é diferenciada entre os constituintes e diminui na seguinte ordem: óxidos de Mn > matéria orgânica > óxidos de Fe > argilominerais (BRADL, 2004).. 2.2 Espécies arbóreas nativas usadas em áreas contaminadas por metais pesados O cobre, apesar de ser classificado como um metal pesado está entre os elementos essenciais ao desenvolvimento e crescimento dos vegetais (YRUELA, 2013). Absorvido na forma Cu+2, sua redistribuição dentro das plantas ocorre tanto no xilema quanto no floema (BAKER, 1990). Classificado como um micronutriente é conhecido por participar como.

(18) 18. catalisador de reações bioquímicas no metabolismo de carboidratos, do nitrogênio, na síntese de clorofila, na constituição de proteínas, formação de parede celular, síntese de DNA e RNA (FLOSS, 2011; MARSCHNER, 2011; TAIZ e ZEIGER, 2013). No entanto, quando em altas concentrações no solo, pode reduzir o crescimento das plantas devido aos distúrbios na estrutura das proteínas e inibição do alongamento celular causado pelo aumento na permeabilidade da membrana plasmática e lignificação da parede celular (YRUELA, 2009). Normalmente são observados sintomas de clorose na parte aérea (YRUELA, 2013), devido à substituição do íon Mg2+ na molécula de clorofila por Cu2+, resultando na quebra da fotossíntese (KÜPPER et al., 1996). Como a recuperação de ambientes contaminados tem sido uma grande preocupação nos dias atuais, várias técnicas de descontaminação de solos, águas e sedimentos contendo metais pesados têm sido utilizadas (VASCONCELLOS et al., 2012). Dentre essas tecnologias que estão sendo investigadas, a fitorremediação (fito = planta e remediação = corrigir) é a tecnologia que faz uso de plantas, associadas ou não com amenizantes de solo (corretivos, fertilizantes, matéria orgânica, etc), para descontaminação in situ de solos contaminados. Esta tecnologia emergente tem potencial para a remoção eficaz e de baixo custo de uma larga escala de poluentes orgânicos e inorgânicos (SANTOS e RODELLA, 2007; TAVARES, 2013). A suscetibilidade à toxicidade de cobre pode ser diferente entre as espécies vegetais (GUO et al., 2010), devido a algumas espécies apresentarem mecanismos adaptativos que as tornam mais tolerantes as altas concentrações de metais a essa toxicidade (LEQUEUX et al., 2010). Para Souza et al., (2011), esta tolerância está diretamente relacionada à resposta fisiológica e bioquímica de cada espécie vegetal. Nesse sentido, várias espécies vegetais desenvolveram, naturalmente, tolerância ou resistência aos metais por desenvolverem um complexo mecanismo de homeostase, controlando a absorção, acumulação e translocação de metais pesados no tecido vegetal (SANTOS et al., 2006). De acordo com Marques et al., (2011), o Brasil possui grande biodiversidade, favorecendo processos biológicos no tratamento das áreas contaminadas. Contudo, ainda é restrito o conhecimento de espécies arbóreas nativas com potencial de estabelecimento, desenvolvimento e descontaminação de áreas contaminadas por metais pesados, inclusive cobre. Neste contexto, observa-se a necessidade da realização de pesquisas que envolvam espécies arbóreas na tentativa de reabilitação de áreas contaminadas. A escolha de espécies para a descontaminação do solo é um ponto fundamental em qualquer projeto de fitorremediação, sendo que depende do objetivo proposto para a.

(19) 19. recuperação da área contaminada. Nesse sentido, de acordo com Pilon-Smits (2005) as plantas apresentam diferentes estratégias que permitem a fitorremediação de metais pesados, destacando-se a fitoextração cujo objetivo é extrair metais pesados do solo, ficando concentrados no tecido das plantas que serão retiradas do sistema por meio da coleta. Esta técnica utiliza principalmente plantas chamadas hiperacumuladoras. Accioly e Siqueira (2000) recomendam a utilização de plantas com capacidade de acúmulo para o cobre maior que 100 mg kg-1; e a fitoestabilização, na qual as plantas são utilizadas para reduzir a migração dos contaminantes no solo. As plantas devem imobilizar os contaminantes, absorver e acumulá-los no sistema radicular, reduzindo a sua mobilidade para a parte aérea. Embora a maioria dos estudos de fitorremediação tenha sido direcionada para espécies de gramíneas e herbáceas, alguns trabalhos de pesquisa com espécies arbustivas e arbóreas apresentam resultados promissores (KHAN et al., 2000; CAIRES et al., 2011; GILBERTI, 2012). Dessa forma, estudos que contemplem o desenvolvimento de espécies arbóreas nativas em solo sob condições de contaminação, poderá contribuir para o conhecimento e recomendação para descontaminação de solos contaminados com cobre. O uso de espécies arbóreas tem sido relatado por Domínguez et al., (2009) e Jensen et al., (2009) como uma estratégia importante para o recuperação de áreas contaminadas com metais, devido seu longo ciclo de vida e grande produção de biomassa. De acordo com Manhães et al., (2007), o uso de espécies da família Fabaceae é uma prática recomendada para a recuperação da cobertura vegetal. Isso se deve à sua capacidade de incorporação de nitrogênio e consequentemente a melhoria dos solos pelo aumento da deposição de material orgânico e melhoria das propriedades físicas do solo. Até o momento, estudos, com espécies da família Fabaceae, tem demonstrado que doses de cobre no solo reduzem o crescimento das plantas, mas não avaliam o potencial de descontaminação do solo (SILVA et al., 2012; DELLAI et al., 2014). No que se refere às espécies arbóreas, a Senna multijuga (Rich.) H. S. Irwin e Barneby), comumente conhecida como pau-cigarra, é uma espécie nativa com ocorrência em praticamente todo território brasileiro. Quando adulta chega aos 10 metros de altura com copa densa e com tronco que pode chegar aos 40 cm de diâmetro. Apresenta madeira leve, mole, sendo utilizada para caixotaria, confecção de brinquedos, lenha e carvão. Naturalmente é encontrada em matas secundárias da floresta pluvial atlântica, sendo raramente encontrada no interior da mata primária densa, apresentando característica ecológica heliófita. A produção de mudas em viveiro leva aproximadamente quatro a cinco meses para poder ser.

(20) 20. transplantadas a campo, e o crescimento no campo é considerado muito rápido (CARVALHO, 2004; LORENZI, 2008). A Erythrina crista-galli L, conhecida popularmente como corticeira-do-banhado, apresenta grande distribuição geográfica e crescimento no campo moderado, pode chegar aos 10 metros de altura e aos 40 cm de diâmetro quando adulta. Apresenta madeira leve, porosa e utilizada para confecção de boias, canoas, cepas para calçados, gamelas, molduras e carvão para pólvora. É uma planta heliófita, característica de terrenos brejosos ou muito húmidos, mas se desenvolve também em terrenos secos, sendo encontradas em formações secundárias e raramente no interior da mata primária densa (LORENZI, 2008). Entretanto, não se têm evidenciado trabalhos sobre a resposta das espécies Senna multijuga e Erythrina crista-galli em solo contaminado com cobre. Associado a isto, as espécies são pioneiras, de relativamente fácil propagação, ampla distribuição geográfica e crescimento rápido a moderado, justificando a importância de estudos com estas espécies.. 2.3 Amenizantes de solos Quando em altas concentrações de metais na solução do solo, a utilização de plantas para a descontaminação do solo muitas vezes é limitada em razão da dificuldade de estabelecimento da vegetação e, nestes casos, é recomendável, primeiramente, estabilizar o contaminante no solo com o objetivo de reduzi-lo a um nível mais tolerável às plantas (COUTINHO e BARBOSA, 2007; GABOS et al., 2011). Existem vários produtos que foram testados como amenizantes da fitotoxidez de metais pesados. Dentre os amenizantes mais estudados se destacam o calcário (CUNHA et al., 2008), silicatos (ACCIOLY et al., 2008), fosfatados (GALINDO et al., 2005) e compostos orgânicos (SIMÃO, 1999; SANTOS et al., 2014). Entre as fontes de matéria orgânica passíveis de serem utilizadas como amenizantes de solo contaminado por cobre, Jorge et al., (2010) descrevem a turfa como um material orgânico natural, estabilizado e reconhecido por sua alta capacidade de troca iônica. De acordo com Couillard (1994), a forte atração da turfa pela maioria dos cátions de metais em solução devese à elevada capacidade de complexação e formação das ligações químicas dos seus grupos funcionais polares oxigenados presentes em lignina e substâncias húmicas (álcoois, aldeídos, cetonas, carboxilas, hidróxidos fenólicos e éteres)..

(21) 21. A utilização de turfa está chamando atenção, pois é abundante, (estima-se que as turfeiras cubram aproximadamente 4,2 % da superfície da terra), é barato e facilmente disponível (BULLOCK et al., 2012; SILVA et al., 2013). Além do efeito amenizante, a turfa tem a capacidade de alterar as propriedades físicas do substrato, como aumento na macroporosidade, condutividade hidráulica e diminuição da densidade aparente (FRANCHI et al., 2003; GABOS et al., 2011). Resultados de pesquisas sobre o efeito amenizante ou mitigador da turfa em solos e águas contaminadas mostram tanto efeito ineficiente (JORGE et al., 2010; GABOS et al., 2011) quanto efeito eficiente (BROWN et al., 2000; SANTOS e RODELLA, 2007). Os referidos autores usaram diferentes doses de turfa e diferentes unidades de medida, o que dificulta a comparação entre os estudos. Brown et al., (2000), relatam que a composição elementar das turfas, assim como suas propriedades, dependem de vários fatores, como a natureza da vegetação, o clima da região e seu grau de decomposição, ou seja, há diferença entre turfas e turfeiras, o que também pode justificar a diferença entre os estudos. Dessa forma, é necessária a realização de estudos para a comprovação da turfa como amenizante de solo contaminado..

(22) 3 CAPÍTULO I Desenvolvimento, tolerância e acúmulo de cobre em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli. 3.1 Resumo Altas concentrações de cobre no solo podem ser tóxicas às plantas. Contudo, algumas espécies podem ser tolerantes e acumularem esse metal em seus tecidos. O trabalho objetivou avaliar o desenvolvimento inicial, tolerância e acúmulo de cobre em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli. O trabalho foi conduzido em casa de vegetação por 120 dias, utilizando delineamento experimental inteiramente casualizado em arranjo fatorial (2 x 6), sendo duas espécies arbóreas (Senna multijuga e Erythrina crista-galli) e seis doses de cobre no solo (0, 60, 120, 180, 240 e 300 mg kg-1), com oito repetições. Avaliou-se a altura das mudas, diâmetro do colo, massa seca radicular e aérea, os teores e a quantidade acumulada de cobre no sistema radicular e na parte aérea, índice de qualidade de Dickson, índice de tolerância e índice de translocação. Os resultados evidenciaram que as doses de cobre reduziram os parâmetros morfológicos das mudas. O cobre absorvido pelas mudas foi acumulado predominantemente no sistema radicular, sendo pequena a sua translocação para a parte aérea. Erythrina crista-galli e Senna multijuga não se apresentaram como espécies tolerantes ao cobre.. Palavras-chave: Metal pesado. Pau-cigarra. Corticeira-do-banhado. Descontaminação do solo.. 3.2 Abstract. High copper concentrations in soil can be toxic to plants. However some species can be tolerant and accumulate this metal in their tissues. The study aimed to evaluate the initial development, tolerance and accumulation of copper in plants of Senna multijuga and Erythrina crista-galli. The work was conducted in a greenhouse for 120 days, using a completely randomized design in a factorial arrangement (2 x 6), being two forest species (Senna multijuga and Erythrina crista-galli) and six doses of copper in the soil (0, 60 , 120,.

(23) 23. 180, 240 and 300 mg kg-1) with eight repetitions. It was evaluated the plants height, stem diameter, root and shoot dry weight, the levels and the cumulative amount of copper in roots and shoots, Dickson quality index, tolerance index and translocation index. The results demonstrated that the copper doses reduced the morphological parameters of the plants. The copper absorbed by plants was predominantly accumulated in the root system, being small its translocation to the shoot. Erythrina crista-galli and Senna multijuga do not presented as a species tolerant to copper.. Keywords: Heavy Metal. Pau-cigarra. Corticeira-do-banhado. Soil decontamination.. 3.3 Introdução A intensificação das atividades industriais, agrícolas e de urbanização aumenta a contaminação do solo. por metais pesados, resultando em impactos ambientais. (ANDREAZZA et al., 2010). O cobre é considerado um dos principais metais pesados poluidores do solo (ANDREAZZA et al., 2010), pois quando em excesso pode inibir o alongamento celular e impedir importantes processos celulares nas plantas, como por exemplo, o transporte de elétrons na fotossíntese (TAIZ e ZEIGER, 2013). Desse modo, quando uma área atinge altas concentrações do metal pode ocorrer limitações para o desenvolvimento de espécies vegetais, tornando-se importante o estudo de espécies que se desenvolvam nos locais contaminados (SILVA et al., 2014). Uma alternativa para recuperação de áreas contaminadas é a fitorremediação, que consiste no uso de plantas para extrair ou reduzir a toxicidade de poluentes do solo. Esta técnica tem se popularizado como alternativa viável, pois é considerada de baixo custo e promove a manutenção da fertilidade do solo (ROBINSON et al., 2003). Para Domínguez et al., (2009) e Jensen et al., (2009), a utilização de espécies florestais arbóreas é uma estratégia importante para a recuperação de áreas contaminadas com metais, por serem perenes e possuírem grande biomassa. Segundo Magalhães et al., (2011), as espécies arbóreas acumulam metais pesados nas raízes e no caule, sendo importantes para recuperar ambientes contaminados. Desse modo, a utilização de espécies arbóreas configura uma importante alternativa à fitorremediação. No que se refere às espécies arbóreas nativas, o uso de plantas da família Fabaceae é uma prática recomendada para a recuperação da cobertura vegetal. Isso se deve à sua.

(24) 24. capacidade de incorporação de nitrogênio, deposição de material orgânico e melhoria das propriedades físicas do solo (MANHÃES et al., 2007). O pau-cigarra (Senna multijuga (Rich.) H. S. Irwin e Barneby) e a corticeira-do-banhado (Erythrina crista-galli L.) são espécies pioneiras representantes desta família que apresentam crescimento inicial rápido a moderado (LORENZI, 2008), o que desperta interesse pelo seu uso em plantios para recuperação de áreas contaminadas. Entretanto, não se têm evidenciado trabalhos sobre o comportamento destas espécies em solo contaminado com cobre. Neste contexto, a elaboração e implementação de estudos que contemplem o desenvolvimento destas espécies em solo sob estas condições de contaminação poderão contribuir para o conhecimento e recomendação de arbóreas nativas para o reflorestamento em solo contaminado por este metal. O objetivo do trabalho foi avaliar o desenvolvimento inicial, a tolerância e o acúmulo de cobre em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli.. 3.4 Material e métodos O experimento foi conduzido em casa de vegetação climatizada pertencente ao Colégio Agrícola de Frederico Westphalen, entre os meses de maio e setembro de 2014. O solo utilizado no experimento foi retirado de um barranco nas dependências da Universidade Federal de Santa Maria, Campus Frederico Westphalen (Latossolo Vermelho), cuja análise química está apresentada na Tabela 1, conforme metodologia descrita por Mann e Ritchie (1993) para o cobre solúvel (extrator KCl 0,005 mol L-1) e de Tedesco et al., (1995) para os demais elementos.. Tabela 1 – Análise química do solo utilizado para o desenvolvimento das mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli. Frederico Westphalen, RS, 2015.. pHágua 1:1 5,2. Ca+Mg Al H+AL ---- cmolc kg-1 ---4,23 0,33 5,34. P. K Cusolúvel ---- mg kg-1 ---2,16 61,52 0,21. M.O. Argila ---- % ---1,15 65,00. As sementes das espécies arbóreas estudadas, Senna multijuga (Rich.) H. S. Irwin e Barneby e Erythrina crista-galli L., foram fornecidas pelo Centro de Pesquisas Florestais da Fundação Estadual de Pesquisa Agropecuária (FEPAGRO), unidade de Santa Maria, RS. Para.

(25) 25. a superação de dormência tegumentar, as sementes de S. multijuga e E. crista-galli permaneceram, respectivamente, imersas por 15 e 30 minutos em ácido sulfúrico (padrão ACS). Posteriormente, as mesmas foram lavadas em água corrente por aproximadamente um minuto (PIVETA et al., 2010; SILVA et al., 2006). A semeadura foi realizada em sementeiras e quando as mudas apresentavam um par de folhas definitivas foram transplantadas para sacos plásticos de polietileno com capacidade volumétrica de 600 cm3, considerando cada saco plástico com uma muda como uma unidade experimental. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em arranjo fatorial (2 x 6), sendo duas espécies arbóreas (S. multijuga e E. crista-galli) e seis doses de cobre adicionadas ao solo (0, 60, 120, 180, 240, e 300 mg kg-1), com oito repetições. As doses de cobre foram aplicadas 30 dias antes do transplante das mudas na forma de solução de sulfato de cobre (CuSO4.5H2O), sendo diluídas em 50 ml de água para possibilitar homogeneização no solo por agitação em saco plástico. Uma amostra do solo contaminado em cada tratamento foi separada para a determinação dos teores de cobre pseudo-totais, conforme metodologia 3050b descrita em USEPA (1996). O experimento foi conduzido por 120 dias após o transplante das mudas, período no qual foram realizadas irrigações diárias, baseadas na pesagem das unidades experimentais, mantendo-se a umidade a aproximadamente 80% da capacidade de campo. As fertilizações foram realizadas na base, aplicando-se o equivalente a 150 g de N, 700 g de P2O5 e 100 g de K2O por m³ de solo e de cobertura utilizando-se 20 g de N e 15 g de K2O, diluídos em 10 L de água. A aplicação em pós-semeadura foi realizada em três momentos: aos 30 dias após o transplante das mudas sendo aplicado N e K; aos 60 dias somente N; e aos 90 dias aplicandose N e K, seguindo as recomendações de Gonçalves e Benedetti (2005). De forma a atender às exigências do delineamento, semanalmente foi realizado rodízio das unidades experimentais. Ao final do experimento avaliou-se a altura da parte aérea (H), medida com régua graduada desde o colo das mudas até o ápice caulinar; diâmetro do colo (DC), medido com paquímetro digital, com precisão de 0,01 mm. Para a determinação da massa seca do sistema radicular (MSR) e da parte aérea (MSPA), ambas frações foram separados na região do colo da muda e secos em estufa a 60±1ºC até massa constante, pesadas em balança analítica com precisão de 0,001. A massa seca total (MST) foi obtida pela soma da MSR com MSPA. Conforme metodologia de Tennant (1975) estimou-se área superficial específica (ASE) das raízes e, através da Equação 1, determinou-se o índice de qualidade de Dickson (IQD) (DICKSON et al., 1960)..

(26) 26. Q. ( ST) (. C. +. SPA ) SR. (1). Após pesagem da massa seca da raiz e parte aérea, o material vegetal foi moído em moinho tipo Wiley (peneira de malha de 10 mesh) para a determinação dos teores de cobre nos tecidos vegetais, através de digestão nítrico-perclórica (3:1) e determinação em espectrofotometria de absorção atômica, conforme descrito por Miyazawa et al., (2009). Com base na MST, nos teores de cobre (mg kg-1) do sistema radicular (CuR) e da parte aérea (CuPA), nas quantidades acumuladas de cobre (µg planta-1) no sistema radicular (CuAR), na parte aérea (CuAPA) e no total das mudas (CuAT), na dose zero de cobre (d0) e nas doses de 60 à 300 mg kg-1 (dn), foi calculado o índice de tolerância (Itol), conforme Equação 2, que mede a habilidade das mudas crescerem em ambientes com elevada concentração de metal (WILKINS, 1978) e o índice de translocação (Itra) através da Equação 3, que corresponde à porcentagem total absorvida de cobre que foi transportado para a parte aérea (ABICHEQUER e BOHNEN, 1998).. tol. tra. STdn STd. CuAPAdn CuATdn. *. *. (2). (3). Os resultados foram submetidos à análise de variância e quando apresentaram interação significativa foram submetidos à análise de regressão do fator quantitativo dentro de cada nível do fator qualitativo. Para os parâmetros sem interação significativa, foram desdobrados os efeitos simples, sendo as médias do fator qualitativo comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro e as médias do fator quantitativo submetido à análise de regressão polinomial pelo programa SISVAR (FERREIRA, 2011).. 3.5 Resultados e discussão As concentrações pseudo-totais de cobre no solo, obtidos neste trabalho a partir das doses adicionadas, estão acima do valor máximo de investigação permitido pela resolução nº 420 (CONAMA, 2009) em solos agrícolas que é de 200 mg kg-1 (Figura 1). O valor de investigação indica o limite de contaminação acima do qual existe risco à saúde humana.

(27) 27. (CONAMA, 2009). Portanto, cabe ressaltar que os valores de referência de qualidade devem ser definidos em cada Estado, uma vez que o teor natural de cobre em solos é muito variável e depende da rocha matriz e da intensidade dos processos de formação do solo (físico-químico e biológico) sobre a rocha (TAVARES, 2013). Dessa forma, são necessários ainda muitos estudos e esforços dos pesquisadores para obtenção de referência de qualidade dos solos de cada Estado brasileiro (SBCS, 2013), entre eles o Rio Grande do Sul.. y = 180,35 + 1,08x r2 = 0,98. -1 Teor de Cu (mg kg de solo). 600. 495,9. 500. 398,0. 400. 431,1. 320,5. 300. 230,5 178,1. 200 100 0 0. 60. 120. 180. 240. 300. Doses de Cu (mg kg-1 de solo). Figura 1 – Teores iniciais de cobre (pseudo-totais) no solo em função das doses adicionadas ao solo. A análise da variância revelou interação significativa (p ≤ , 5) entre as espécies arbóreas e as doses de cobre aplicadas no solo para a altura, diâmetro do colo, massa seca da parte aérea, teor de cobre e cobre acumulado no sistema radicular e na parte aérea e para o índice de translocação (Figura 2). Verificou-se que as doses de cobre causaram redução linear para a altura das mudas de E. crista-galli e redução quadrática para a S. multijuga, com ponto de mínima em 230 mg Cu kg-1 de solo (Figura 2A). De acordo com Almeida et al., (2007), o cobre pode causar distúrbios no crescimento e desenvolvimento da planta, afetando negativamente importantes processos fisiológicos nas plantas. O excesso de cobre afeta o sistema radicular, bem como o crescimento da parte aérea, devido aos distúrbios na estrutura das proteínas e inibição do.

(28) 28. alongamento celular causada pelo aumento na permeabilidade da membrana plasmática e lignificação da parede celular, apresentando plantas com sintomas de nanismo (YRUELA, 2009). É possível que essas alterações fisiológicas tenham ocorrido, culminando na redução da altura das espécies em estudo com o aumento das doses de cobre adicionadas no solo. As doses de cobre adicionadas ao solo alteraram de forma distinta o diâmetro do colo das duas espécies estudadas (Figura 2B). Para S. multijuga houve redução linear com o acréscimo das doses de cobre ao solo, enquanto para E. crista-galli, houve estímulo na menor dose do metal, com posterior redução nas maiores doses (y = 6,369 + 0,0259x - 9E-05x2, com r2 = 0,37). De acordo com Taiz e Zeiger (2013), essa resposta da E. crista-galli pode ser em decorrência do cobre ser um elemento químico essencial para o crescimento das plantas, participando como catalisador de reações bioquímicas no metabolismo de carboidratos, do nitrogênio, na síntese de clorofila e na constituição de proteínas das plantas. Entretanto, em concentrações superiores às necessárias para o crescimento ótimo de cada planta, pode inibir o crescimento e interferir com processos celulares importantes. Guo et al., (2010) evidenciaram que a suscetibilidade a toxicidade de cobre pode ser diferente entre as espécies de plantas. Para Lequeux et al., (2010), isso tem sido atribuído às plantas desenvolverem mecanismos adaptativos em resposta à toxicidade de metais. Em relação à dose zero do metal no solo, os resultados deste trabalho evidenciaram que as demais doses de cobre utilizadas influenciaram negativamente o crescimento em diâmetro do colo apenas da S. multijuga. A massa seca da parte aérea das mudas de E. crista-galli reduziu linearmente com o aumento das doses de cobre, enquanto para S. multijuga houve redução quadrática com ponto de mínima em 286 mg de Cu kg-1 de solo (Figura 2C). Estes resultados corroboram com os apresentados por Dellai et al., (2014) que também encontraram redução na massa seca da parte aérea em mudas de bracatinga (Mimosa scabrella Benth) com o acréscimo de doses de cobre adicionadas no solo. Além da redução da massa seca, normalmente são observados sintomas de clorose na parte aérea (YRUELA, 2013), devido à substituição do íon Mg2+ na molécula de clorofila por Cu2+, resultando na quebra da fotossíntese (KÜPPER et al., 1996). No entanto, não foi observado sintomas de clorose nas mudas das espécies utilizadas no presente trabalho..

(29) 29. Senna multijuga y = 11,037 - 0,046x + 0,0001x2 y = 9,532 - 0,007x r2 = 0,93. A. Erythrina crista-galli B. r2 = 0,94. y = 2,551- 0,003x r2 = 0,94 * 12. 13 12. DMS = 0,36. DMS = 0,58. 10. 11. DC (mm). Altura (cm). 8 10 9 8. 6 4. 7. 2. 6. 0. 5. y = 0,0716 - 0,004x + 7E-06x2 r2 = 0,88 y = 0,416 - 0,0007x r2 = 0,90. C 0,9. 300. 0,8. DMS = 0,04. 250. DMS = 0,17. 0,7. CuR (mg kg-1). MSPA (g planta-1). 2 2 y = 91,955 + 0,015x + 0,002x r = 0,97 2 2 y = 38,663 + 0,308x - 1E-03x r = 0,84. D. 0,6 0,5 0,4. 200 150 100. 0,3 50. 0,2. 0. 0,1. F. 2 2 y = 27,407 + 0,474x - 0,001x r = 0,89 y = 29,875 + 0,189x - 6E-04x2 r2 = 0,84. E. 2 y = 32,576 + 0,0298x r = 0,62 2 2 y = 63,342 + 0,485x - 0,002x r = 0,87. 120. 80. DMS = 4,46. DMS = 0,31. 100. CuAR (µg planta-1). CuPA (mg kg-1). 70 60 50 40. 80 60 40. 30 20. 20. 2 2 y = 10,416 + 0,027x - 2E-04x r = 0,77 y = 6,329 + 0,018x - 1E-04x2 r2 = 0,87. G. y = 26,103 - 0,006x - 1E-04x2 r2 = 0,81 2 2 y = 9,021 - 0,021x + 4E-05x r = 0,66. H 30. 14 DMS = 0,31. DMS = 1,1 25. 10. Itra (%). CuAPA (µg planta-1). 12. 8. 20 15. 6 10. 4. 5. 2 0. 60. 120. 180. 240. 300. Doses de Cu (mg kg-1 de solo). 0. 60. 120. 180. 240. 300. Doses de Cu (mg kg-1 de solo). Figura 2 – Equações de regressão para a altura (A), diâmetro do colo - DC (B), massa seca da parte aérea - MSPA (C), teor de cobre na raiz - CuR (D) e parte aérea - CuPA (E), cobre acumulado na raiz - CuAR (F) e na parte aérea – CuAPA (G) e índice de translocação – Itra (H) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015.*Somente equações de regressão com r2 > 0,60 foram apresentadas. DMS = diferença mínima significativa..

(30) 30. As doses de cobre adicionadas ao solo influenciaram significativamente os teores do metal nas raízes e na parte aérea (Figura 2D, E). O teor de cobre nas raízes da S. multijuga aumentou de acordo com as doses do metal no solo, e na parte aérea houve redução a partir da dose estimada de cobre de 182 mg kg-1 de solo. Na E. crista-galli o maior teor nas raízes e na parte aérea foram observados respectivamente nas doses estimadas de 154 e 163 mg de Cu kg1. de solo, com posterior redução nas doses mais elevadas. Analisado o comportamento das. espécies em estudo, observou-se que o teor de cobre na raiz e na parte aérea da S. multijuga foi significativamente superior o da E. crista-galli. De acordo com Hall (2002), a membrana plasmática apresenta um importante papel na homeostase de metais pesados por prevenir ou reduzir a entrada destes metais na célula, ou ainda por promover a exclusão destes íons tóxicos. Taiz e Zeiger (2013) reportam que as diferenças entre espécies vegetais na absorção de metais estão associadas à tolerância particular de cada espécie ao contaminante. Dessa forma, é possível que a seletividade da membrana plasmática da E. crista-galli represente um importante mecanismo de tolerância ao cobre para esta espécie, resultando menor concentração de metal em relação a S. multijuga. No entanto, esta hipótese deverá ser comprovada por meio de outros trabalhos. Os resultados evidenciaram aumento no acúmulo de cobre nas raízes de E. crista-gallii até a dose estimada de 121 mg de Cu kg-1 de solo, enquanto para S. multijuga o cobre acumulado nas raízes foi linearmente crescente conforme as maiores doses do metal (Figura 2F). Portanto, a quantidade acumulada de cobre na parte aérea foi menor em relação à radicular, respectivamente para E. crista-gallii e S. multijuga, com máximo acumulado na dose estimada de cobre 90 e 68 mg de Cu kg-1 de solo, respectivamente (Figura 2G). Plantas com maiores quantidades acumuladas de metais no sistema radicular, em relação à parte aérea, são classificadas como espécies tolerantes à absorção dos metais (GARBISU e ALKORTA, 2001), sendo este, um indicativo de que o mecanismo de tolerância das espécies em estudo está em acumular cobre no sistema radicular. As doses de cobre adicionadas no solo reduziram o índice de translocação das espécies estudadas (Figura 2H). Observou-se que menos de 30 % do total absorvido de cobre foi transportado para a parte aérea na S. multijuga e, menos de 10% na E. crista-galli. Segundo Pulford e Watson (2003), a regulação da absorção de metais pesados no sistema radicular e a baixa translocação para a parte aérea são considerados mecanismos pelos quais o sistema radicular pode contribuir para a tolerância de espécies a metais pesados. De acordo com Kabata-Pendias (2011), isso ocorre porque o cobre está fortemente ligado às paredes celulares.

(31) 31. das raízes, não sendo prontamente móvel na planta, resultando em baixa translocação do metal para a parte aérea. Não houve interação significativa (p > 0,05) entre as espécies arbóreas e as doses de cobre aplicadas no solo para a massa seca radicular (MSR), área superficial específica (ASE), índice de qualidade de Dickson (IQD) e índice de tolerância (Tabela 2; Figura 3).. Tabela 2 – Massa seca radicular (MSR), área superficial específica (ASE), índice de qualidade de Dickson (IQD) e índice de tolerância (Itol) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015. MSR (g planta-1) 1,45* a 0,27 b 31,47. Espécie Erythrina crista-galli Senna multijuga CV (%). ASE (cm2) 71,80 a 29,04 b 24,94. Itol (%) 82,49 a 49,34 b 28,42. IQD 1,27 a 0,13 b 43,37. * Médias seguidas de mesma letra na coluna não diferem entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro; CV - coeficiente de variação. B. 2 y = 1,039 - 0,001x r = 0,89. A. y = 60,241 - 0,065x r2 = 0,84. 1,1. 65 60. 0,9. ASE (cm2). MSR (g planta-1). 1,0. 0,8. 55 50 45. 0,7. 40. 0,6. 35. 0. 60. 120. 180. 240. 0. 300. C. 60. 120. 180. 240. 300. Dose de Cu (mg kg-1 de solo). Dose de Cu (mg kg-1 de solo). y = 0,642 + 0,003x - 1E-05x2 r2 = 0,81. y = 91,226 - 0,141x r2 = 0,95. D. 1,0. 90. 0,9 80. Itol (%). IQD. 0,8 0,7 0,6. 70 60 50. 0,5 0,4. 40. 0. 60. 120. 180. 240. Dose de Cu (mg kg-1 de solo). 300. 60. 120. 180. 240. 300. Dose de Cu (mg kg-1 de solo). Figura 3 – Equações de regressão para a massa seca radicular - MSR (A), área superficial específica – ASE (B), índice de qualidade de Dickson – IQD (C) e índice de tolerância – Itol (D) em mudas de Senna multijuga e Erythrina crista-galli submetidas a doses de cobre no solo. Frederico Westphalen, RS, 2015..

(32) 32. A massa seca radicular e a área superficial específica foram linearmente reduzidas com a elevação das doses de cobre no solo (Figura 3A; B), sendo a E. crista-galli estatisticamente superior a S. multijuga (Tabela 2). De acordo com os valores estimados, houve redução de 29% da massa seca radicular na dose de 300 mg de Cu kg-1 de solo, em relação as mudas produzidas sem aplicação de cobre (Figura 3A), enquanto para a área superficial específica a redução foi de 32% (Figura 2B). De acordo com Kukkola et al., (2000), a inibição do crescimento da raiz é reconhecida como um dos sintomas mais evidentes de toxicidade de cobre. Esse efeito tóxico pode ser observado no presente trabalho com redução na MSR e ASE a partir da utilização da menor dose de cobre (60 mg de Cu kg-1 de solo). O índice de qualidade de Dickson apresentou ponto de máxima com 150 mg de Cu kg1. de solo (Figura 3C), sendo o valor encontrado para E. crista-galli significativamente maior. que o encontrado para S. multijuga (Tabela 2). Quanto maior o valor do índice de qualidade de Dickson, melhor será o padrão de qualidade das mudas (HUNT, 1990). Desse modo, altas concentrações de cobre no solo causam redução na qualidade das mudas. No entanto, é importante ressaltar que a máxima qualidade das mudas (dose adicionada de 150 mg de Cu kg-1 de solo) foi obtida na concentração estimada de 342,35 mg kg-1 de solo (Figura 1), concentração superior ao valor de investigação para solos agrícolas pelo CONAMA (2009) e que causaram redução em outros parâmetros morfológicos como a altura e massa seca das mudas. As doses de cobre reduziram o índice de tolerância, embora E. crista-galli tenha sido significativamente mais tolerante que S. multijuga (Figura 3D e Tabela 2). A tolerância à toxidez ao cobre tem sido proposta na literatura e incluem mecanismos como a atividade de enzimas na desintoxicação de radicais livres, quelatização do cobre por compostos orgânicos e/ou compartimentalização no vacúolo das plantas (QIAN et al., 2005; ZANQUETA et al., 2011) fazendo com que espécies tolerantes se desenvolvam em solos que os teores são tóxicos para outras plantas (MACNAIR et al., 2000). Desse modo, os resultados desse trabalho indicam a possibilidade da E. crista-galli possuir mecanismos de tolerância ao cobre, permitindo maior crescimento que S. multijuga em solo contaminado. No entanto, ambas as espécies tiveram redução da massa seca total (Itol < 100%) já na primeira dose de cobre utilizada no solo (60 mg de Cu kg-1 de solo)..

(33) 33. 3.6 Conclusões As doses de cobre utilizadas reduziram os parâmetros morfológicos das mudas de Erythrina crista-galli e Senna multijuga. Aplicações de doses crescentes de cobre no solo afetam com menor intensidade o desenvolvimento inicial das mudas de Erythrina crista-galli. O cobre absorvido pelas mudas de Erythrina crista-galli e Senna multijuga foi acumulado predominantemente no sistema radicular, sendo pequena a sua translocação para a parte aérea das mudas. A espécie Erythrina crista-galli apresentou-se mais tolerante as doses de cobre que a espécie Senna multijuga.. 3.7 Referências bibliográficas ABICHEQUER, A. D.; BOHNEN, H. Eficiência de absorção, translocação e utilização de fósforo por variedades de trigo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 22, p. 21-26, 1998. ALMEIDA, A. A. F. et al. Tolerance and prospection of phytoremediator woody species of Cd, Pb, Cu and Cr. Brazilian Journal of Plant Physiology, v.19, p. 83-98, 2007. ANDREAZZA, R. et al. Bacterial stimulation of copper phytoaccumulation by bioaugmentation with rhizosphere bacteria. Chemosphere, v. 81, p. 1149-1154, 2010. CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução nº 420, de 28 de dezembro de 2009. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=620>. Acesso em: 18 dez. 2014. DELLAI, A. et al. Óleo de eucalipto e Pisolithus microcarpus no crescimento de bracatinga em solo contaminado por cobre. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 18, p. 927-933, 2014. DICKSON, A.; LEAF, A. L.; HOSNER, J. F. Quality appraisal of white spruce and white pine seedling stock in nurseries. The Forestry Chronicle, v. 36, p. 10-13, 1960. DOMÍNGUEZ, M. T. et al. Cadmium availability in soil and retention in oak roots: potential for phytostabilization. Chemosphere, v. 76, p. 480-486, 2009. FERREIRA, D. F. SISVAR - Sistema de análise de variância. Versão 5.3. Lavras-MG: UFLA, 2011..

(34) 34. GARBISU, C.; ALKORTA, I. Phytoextraction: a cost effective plant-based technology for the removal of metals from the environment. Bioresource Technology, v. 77, p. 229-236, 2001. GONÇALVES, J. L. M.; BENEDETTI, V. Nutrição e Fertilização Florestal, Piracicaba – SP, IPEF, 2005. 427p. GUO, X. Y. et al. Toxicity and accumulation of copper and nickel in maize plants cropped on calcareous and acidic field soils. Plant and Soil, v. 333, p. 365–373, 2010. HALL, J. L. Cellular mechanisms for heavy metal detoxification and tolerance. Journal of Experimental Botany, v. 53, p. 1-11, 2002. HUNT, G. A. Effect of styroblock design and cooper treatment on morphology of conifer seedlings. In: TARGET SEEDLING SYMPOSIUM, MEETING OF THE WESTERN FOREST NURSERY ASSOCIATIONS, GENERAL TECHNICAL REPORT RM-200, 1990, Roseburg. Proceedings... Fort Collins: United States Departament of Agriculture, Forest Service, p. 218-222. 1990. JENSEN, J. K. et al. The potential of willow for remediation of heavy metal polluted calcareous urban soils. Environmental Pollution, v. 157, p. 931-937, 2009. KABATA-PENDIAS, A. Trace elements in soils and plants. 4. ed. London, Boca Raton: CRC Press, 2011. 534p. KUKKOLA, E.; RAUTIO, P.; HUTTUNEN, S. Stress indications in copper- and nickelexposed Scots pine seedlings. Environmental and Experimental Botany, v. 43, p. 197-210, 2000. KÜPPER, H.; KÜPPER, F.; SPILLER, M. Environmental relevance of heavy metal substituted chlorophylls using the example of water plants. Journal of Experimental Botany v. 47, p. 259–266, 1996. LEQUEUX, H. et al. Response to copper excess in Arabidopsis thaliana: Impact on the root system architecture, hormone distribution, lignin accumulation and mineral profile. Plant Physiology and Biochemistry, v. 48, p. 673-682, 2010. LORENZI, H. Árvores brasileiras: manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. 5.ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum, 2008. v.1. 368p. MACNAIR, M. R.; TILSTONE, G. H.; SMITH, S. E. The genetics of metal tolerance and accumulation in higher plants. In: TERRY, N.; BANUELOS, G. Phytoremediation of contaminated soil and water. Boca Raton, 2000. Cap.13, p.235-250. MAGALHÃES, M. O. L. et al. Potencial de duas espécies de eucalipto na fitoestabilização de solo contaminado com zinco. Revista Ciência Agronômica, v. 42, p. 805-812, 2011. MANHÃES, C. M. C. et al. Caracterização da fauna do solo e da serapilheira de leguminosas florestais em pastagem na região norte fluminense. Revista Brasileira de Agroecologia, v. 2, p. 1220-1223, 2007..